Name: 内視鏡的粘膜下組織に埋込型自律的充電式 Microneurostimulator (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-27T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 17 s
Description: 学ぶ内視鏡的粘膜下埋込型マイクロニューロスティミュレータの製造と植込み手技。生体ブタモデルを用いた胃運動障害治療の低侵襲アプローチと無線通信制御の検証方法を解説する。

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著者は、彼らは競合する金銭的な利益があることを宣言します。

動物生理学研究所で遺伝学、アカデミー科学チェコ共和国 (バイオメディカル センター PIGMOD)、Libechov、チェコ共和国 (プロジェクトの注入実験動物科目を含む内視鏡のすべてのプロシージャを承認されています。バッテリーレスとバッテリーのデバイスを食道や胃の粘膜下層に-実験的研究)。246/1992 年チェコの法律に準拠してすべての実験を行う「虐待、改正に対する動物の保護」に関する Sb.。動物との直接接触ではない外部のデバイスなので、送信機は、殺菌する必要ありません。
1. 植込み型デバイスの設計
<ol><li>サード パーティ製プリント基板製造サービスを使用して、PCB を準備します。プリント回路基板の設計は、"gerber_implant.7z"の補足のファイルで提供されます。回路図は、図 1で提供しています。</li>
	<li>平らな面 (図 2 a) に基板を配置します。0.6 mm の針、60 psi の圧力とはんだペースト ディスペンサーを使用すると、手動ですべて金属パッド基板上にはんだペーストを塗布します。(図 2 b) プリント基板の上面から始まります。プリント基板の両側のはんだペーストの合計量 15 μ L を超えてはいけません。</li>
	<li>静電気防止ピンセットのペア、PCB (図 2 e) の最上位のレイヤーにすべてのコンポーネントを配置します。図 3を使用して、構成部品の位置とその番号へのコンポーネントの割り当てのための補足ファイル"bom_implantabledevice.csv"。</li>
	<li>260 ° c (図 4 a) のすべてのコンポーネントをはんだ付けするのに基板熱い空気銃ステーションを使用します。すべてのはんだペーストが溶け、熱い空気銃を片付けるまで待ち、部屋の温度にボード クールを許可します。</li>
	<li>基板を裏返して反対側のはんだペーストを塗布します。同じ針と 1.2 (図 2 d) で述べたように圧力を使用します。</li>
	<li>手順 1.3 のように。、PCB の底層のすべてのコンポーネントを配置します。構成部品の位置とその番号へのコンポーネントの割り当てのための補足のファイル「bom_implantabledevice.csv」の図 3を参照してください。</li>
	<li>底側のすべてのコンポーネントをはんだ付けする熱い空気銃を持つ基板の加熱を繰り返します。1.4 の手順と同じプロセスを使用します。</li>
	<li>任意の短い回路のプリント基板を視覚的に確認します。任意の短絡がある場合は、はんだごてで削除します。</li>
	<li>無線/通信充電コイルを製造してください。AWG42 ワイヤーの使用 17 になります。コイルのサイズは 26 × 13.5 mm2 (図 4 d) です。2 つの出力線をツイストします。</li>
	<li>設計、電極を製作します。電極設計は、"gerber_electrodes.7z"の補足のファイルで提供されます。手順 1.1 と同じ製造プロセスを使用します。この基板は製造後、完成し、コンポーネントの上にはんだ付けする必要はありません。小さな長方形の連絡先 (図 4 f) に 2 つの AWG42 電線を半田付け</li>
	<li>7 cm のエナメル線を使用し、一端 (図 4e) からエナメル質の 3 mm 削りによってアンテナを準備します。</li>
	<li>(図 4 bc) PCB に PICkit 3 プログラマを接続します。
	<ol>
<li>それぞれピン 2 と 3 PICkit プログラマの 6 および 7 は、図 5によるとパッドを接続します。</li>
		<li>パッド TP1、TP2 と TP3 (図 3を参照) をそれぞれ 1、5 および PICkit プログラマの 4 ピンに接続します。</li>
	</ol></li>
	<li>MPLAB IPE ソフトウェアがインストールされたコンピューターの USB ポートに PICkit 3 プログラマに差し込みます。</li>
	<li>MPLAB IPE ソフトウェアを実行し、マイクロ コント ローラーにファームウェアをプログラムします。
	<ol>
<li>MPLAB IPE v3.61 を実行します。選択"設定 |アドバンス モード"</li>
		<li>パスワード フィールドに 'マイクロ' は、デフォルトのパスワードを入力します。クリックして「のログ」。左側の別のパネルにタブが表示されます。</li>
		<li>左上、「操作」をクリックし、画面の中央上部に「デバイス フィールド」と"PIC16LF1783"の種類をクリックします。「適用」をクリックします。</li>
		<li>(図 6) 左側パネル「パワー」を選択します。</li>
		<li>2.55 に VDD の電圧値を変更します。この手順は重要です。 注意: は、ボード (図 7) 損傷が 2.8 V を超える値の設定。</li>
		<li>(図 7) の「ツール」から「電力ターゲット回路」のチェック ボックスをクリックします。</li>
		<li>(図 6) 左側の「動作」タブをクリックしてします。</li>
		<li>「接続」をクリックします。</li>
		<li>補足のダウンロードファイル「IMPLANTABLE_V2。X.production.hex"と、ハード ドライブ上の保存場所に注意してください。IPE ソフトウェア ソース行を見つける、近くにある (図 8)「参照」ボタンをクリックしますします。</li>
		<li>[プログラム] をクリックします。ソフトウェアは、マイクロ コント ローラー (図 9) に、ソフトウェアが正常にダウンロードされていることを言うを待ちます。</li>
	</ol></li>
	<li>TP1、TP2 と TP3 のパッドに半田付け配線を desolder ように (図 3) ワイヤー パッド 6 および 7 (図 5) に半田付けだけでなく。</li>
	<li>バッテリー (図 10 a) を除く他のすべての電気部品をプリント基板に接続します。<ol>
<li>図 8によるとパッド 2 と 3 を無線/通信充電コイルをはんだ付けします。極性は重要ではありません。</li>
		<li>図 5によると 1 をパッドにアンテナを接続します。パッド数 4 と図 5によると 5 に基板電極を接続します。極性は重要ではありません。</li>
	</ol></li>
	<li>パッド 6 および 7 (図 5) に CG 320 電池をはんだ付けします。バッテリーのマイナス端子は、パッド 7 に半田付けする必要があります。次の手順を実行しながらつけてください。デバイスは電源が今と、回路のショートや金属物体との接触に敏感。</li>
	<li>ワイヤレス充電回路の機能をテストするには、パート 2 のすべてのステップを完了する必要があります。その後、デバイスの近くにワイヤレス充電器/送信機を配置します。バッテリーの電圧を測定するのにマルチメータを使用します。バッテリー電圧は、(毎分いくつか mV) をゆっくりと立ち上がりは、充電機能は動いています。</li>
	<li>スパイラル (図 10 b) デバイスの周りにアンテナを風します。</li>
	<li>内径が 9.5 mm の熱収縮チューブの 32 mm 長い部分をカットします。</li>
	<li>プリント基板のコイルを配置します。正しい配置図 7 bを参照してください。</li>
	<li>デバイス、コイル、アンテナの上には、熱収縮チューブを置きます。電極のみは、チューブから突出する必要があります。正しい配置図 7 cを参照してください。</li>
	<li>熱い空気銃に縮小し、(図 10 の d) を冷却することは、150 ° c でチューブを熱します。</li>
	<li>チューブ (図 10e) の 1 つの側面をシールに左端にエポキシ接着剤を適用します。</li>
	<li>チューブを基板の裏に電極を接着します。また、チューブのもう一方の端に接着します。正しい配置図 10 階を参照してください。</li>
	<li>強化し、完全に硬化する接着剤のため、少なくとも 24 時間待ちます。</li>
	<li>無線送信機充電器/デバイスの終了後に、1 h の飽和食塩水の 30 cm 高の列に配置することによって水漏れの植込み型デバイスをテストします。バッテリー電圧の急激な低下や電子機器を短絡食塩によるデバイスの故障としては、任意の主要なリークを発見できます。テストの後、デバイスが完全に注入される覚悟です。</li>
	<li>オシロ スコープを使用してインプラントの刺激関数をテストします。オシロ スコープの 2 つの測定電極を植込み型デバイスの電極の金属錫メッキ接触パッドに接続します。オシロ スコープ画面上の刺激パターンを観察します。正しい刺激パターンは、図 11で与えられます。</li>
</ol>2. 無線充電器/送信機デザイン
<ol><li>プリント基板の設計は、"gerber_transmitter.7z"の補足のファイルで提供されます。体内植込み型装置の場合と同じ製造プロセスを使用します。回路図は、図 12に提供しています。</li>
	<li>基板を平らな面に置きます。0.6 mm の針、60 psi の圧力とはんだペースト ディスペンサーを使用すると、手動ですべて金属パッド基板上にはんだペーストを塗布します。はんだプリント基板の分配の総額 50 μ L を超えてはいけません。</li>
	<li>静電気防止ピンセットのペアとプリント基板の最上位のレイヤーにすべてのコンポーネントを配置します。コンポーネントの位置とその番号へのコンポーネントの割り当てのための補足のファイル"bom_transmitterdevice.csv"の図 13を参照してください。</li>
	<li>260 ° c のプリセット PCB 熱い空気銃ステーションを使用して、すべてのコンポーネントをはんだ付けします。待つすべてのはんだが溶けるまで熱い空気銃を片付けるし、部屋の温度に冷却するボードします。</li>
	<li>デバイスの下側の 2.3 – 2.4 の手順を繰り返します。植込み型デバイスの製造時と同様の手順に従ってください。</li>
	<li>AWG18 エナメル線 (図 14 c) の 3 ターンでコイルを作成し、COIL1 と COIL2 のパッドに接続 (図 13)。</li>
	<li>パワー トランジスタ (図 13、第 1 四半期と第 2 四半期) のアルミ製ヒートシンクを作る。ヒートシンクの正確な形状は重要ではありません。図 9 dに可能な実施形態のいずれかを示します。この場合、ヒートシンクもデバイスのエンクロージャを形作る。</li>
	<li>PICkit 3 プログラマを組み立てられたプリント基板に接続します。TP5 に TP1 のパッドを接続 (図 13) PICkit プログラマの 5 に 1 をそれぞれピンで。</li>
	<li>MPLAB IPE ソフトウェアがインストールされたコンピューターの USB ポートに PICkit 3 プログラマに差し込みます。</li>
	<li>
MPLAB IPE ソフトウェアを実行し、マイクロ コント ローラーにファームウェアをプログラムします。プロセスは、VDD 電圧とアップロードされたファイルを除いて、植込み型デバイスの場合と同じです。
	<ol>
<li>MPLAB IPE v3.61 を実行します。選択"設定 |アドバンス モード"。</li>
		<li>[パスワード] ボックスに「マイクロ チップ」は、デフォルト パスワードを入力します。クリックして 「ログオン」。左側の別のパネルにタブが表示されます。</li>
		<li>左上、「操作」をクリックし、画面の上部の中央部に「デバイス」と"PIC16LF1783"の種類をクリックします。「適用」をクリックします。</li>
		<li>左側のパネル「パワー」を選択します。</li>
		<li>VDD の電圧値を 3.3 に変更します。</li>
		<li>「ツール」から「電力ターゲット回路」のチェック ボックスをクリックします。</li>
		<li>左の「操作」タブををクリックしてします。</li>
		<li>「接続」をクリックします。</li>
		<li>補足のダウンロードファイル「IMPLANTABLE_V2_TRANSMITTER。X.production.hex"と、ハード ドライブ上の保存場所に注意してください。IPE ソフトウェア ソースの行を検索し、近くに「参照」ボタンをクリックしますします。</li>
		<li>「プログラム」をクリックします。ソフトウェアは、ソフトウェアがマイコンへ正常にダウンロードされたことを言うまで待ちます。</li>
	</ol>
</li>
	<li>Desolder TP5 に TP1 パッドに半田付け配線</li>
	<li>電源電圧は 12 V を v-と V + パッド (図 5) に接続します。マイナス端子は V パッドに接続します。</li>
	<li>USB のケーブルを X1 にミニ USB のプラグ コネクタ (図 5) とパテのソフトウェアがプリインストールされているコンピューターに接続します。</li>
	<li>
パテのソフトウェアを開き、(図 15) を設定します。
	<ol>
<li>パテのソフトウェアを開きます。接続の種類として「連続」を選択します。</li>
		<li>X はデバイスの COM ポートの番号、シリアル回線として COMx を入力します。その他の COM ポート デバイスがインストールされていない場合、この番号は 1 になります。</li>
		<li>「38400」速度を入力します。「開く」をクリックします。充電器/トランスミッタ デバイスは、使用する準備が整いました。ヘルプ キーを押して H。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 内視鏡的注入
<ol><li>
生体内でモデル、大人 (8-36 ヶ月)、20-30 kg としてライブのミニ豚を使用します。
	<ol>
<li>手続きの前に 24 h の高速豚をしましょう。</li>
		<li>透明な液体の自由を許可します。</li>
		<li>麻酔前投薬として筋肉内チレタミン (2 mg/kg)、チレタミン (2 mg/kg) とケタミン (11 mg/kg) を管理します。</li>
		<li>チオペン タール静脈内広告 effectum (5% 溶液) とイソフルラン、N2O およびプロポ フォール注射による麻酔を適用します。適切な麻酔は、反射神経と筋肉の緊張や目の位置、眼瞼反射瞳孔反射によって確認されます。循環、酸素化、換気、体温を継続的に監視します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>注入を行い、可視化、動物モデルを使用するために専用の内視鏡を実行します。生体内でモデルに標準的な方法を使用してそれを挿入します。</li>
	<li>スネアと外部デバイスを把握します。その後、胃の中に挿入し、それを解放します。</li>
	<li>内視鏡を取り出して解剖キャップ (15.5 mm) を装備し、胃に再挿入します。</li>
	<li>インプラント粘膜下層に生理食塩水ソリューションを適用するために粘膜注射療法針カテーテル (25 G) を使用してにメチレン ブルーを混合しました。</li>
	<li>ノブ形の先端で電気ナイフを使用して粘膜に開口部を作成する水平切開を確認します。</li>
	<li>貼付のキャップを使用すると、電気メスの使用と新しく作成した領域にキャップを挿入、中断し、拡張と刺激装置を挿入するのには十分に十分に大きなポケットを作成する粘膜を解剖します。</li>
	<li>挿入および抽出のループと胃の中で自由に転がってるデバイスを把握、把持鉗子を使用して、粘膜下のポケットにそれを移動します。把持鉗子を使用する絶と刺激電極を配置します。</li>
	<li>スコープ クリップ、粘膜内でデバイスをセキュリティで保護する上で使用ポケットや任意の移行を防ぐため、外れ。</li>
</ol>4. 実験 — 移植後
<ol><li>留置成功後の注入装置の近くに充電器/送信機コイルを配置します。</li>
	<li>PC で RTL2832 ドングルを接続します。</li>
	<li>
HDSDR ソフトウェアを実行し、432 の mhz の中心周波数を設定します。
	<ol>
<li>HDSDR ソフトウェア (図 15) の正しい設定を開き、パテ ソフトウェア (図 16)。HDSDR ソフトウェアでクリックして"オプション |入力を選択 |ExtIO」。</li>
		<li>[帯域幅-「960000」。LO 周波数 431.95 MHz に. は、432.00 MHz にチューニング周波数を選択します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>パテの端末で R キーを押すことによって充電器/送信機からのマンチェスターのコーディング シーケンスを送信し、HDSDR のメイン ウィンドウ (図 17e-f) の観測によるインプラントから OOK 変調返信を受信します。</li>
</ol>5. 実験後安楽死
<ol><li>安楽死 (チオペン タールと KCl の致命的な線量) のため麻酔薬過剰摂取を使用します。</li>
</ol>

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</ol>

この作業は、研究プロジェクト プログレ-Q28、によってをサポートされ、プラハのチャールズ大学で授与します。著者らは、お尻に感謝します。教授 1 月 Martínek、博士号を取得、PIGMOD センターします。

体内植込み型装置の設計は、デバイス、達成可能な刺激プロファイル (最大電圧、成果物の最大電流、パルスとパルス周波数の長さ) の全体的なサイズに主に集中する必要があります。ハードウェアの観点からの主な制限は、サイズと適切なコンポーネントの可用性です。全体のサイズを最小限に抑えるために表面実装部品は、コンパクトなパッケージのため優先されます。最善の解決策は、ベア ・ チップを統合する基板上死ぬでしょう。ただし、これはベア ダイ包装オプション コンポーネントの可用性とワイヤボンディング技術のアクセシビリティによって制限されます。2 番目の重要なパラメーターは、バッテリーです。リチウム電池は、エネルギー密度の高い優先されます。また、3.7 V の公称電圧は、有益です。提示されたハードウェア トポロジの主な利点は、その小さなサイズと最小侵襲です。現在ソリューション7,8と比較して、提示されたソリューション小さい大きさおよび外部リード線と神経刺激装置の皮下注入を必要とせず、粘膜下組織に直接注入することができます。
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胃の運動は、胃不全麻痺、慢性進行によって特徴付けられる通常、患者の社会的、関連の仕事、および物理的な状態のかなり重大な意味を課すなどいくつかの比較的一般的な病気のサインをすることができます。胃不全麻痺のほとんどは通常糖尿病または起源の特発性、利用可能な薬1に耐性が多い。患者のこの条件に苦しんで最も一般的吐き気を呈するし、嘔吐を繰り返します。前の研究に基づいて、それは高周波電気刺激は低エネルギーのアプリケーションが効果的に胃運動1,2の症状を緩和する緩和し助けることができる知られています。
先行研究に基づき、症状や胃内容排出3高周波電気刺激は胃が大幅に向上が証明されます。また、酸の曝露を削減し、プロトン ポンプ阻害剤 (PPI) の使用なしで排除毎日胃食道逆流症 (GERD) の治療のためより低い食道の括約筋の神経療法は安全かつ効果的なこと示されています。刺激は関連副作用4です。人間の試験の前に最初の研究は、動物モデル (犬モデル5) で行われました。これらの研究に基づき、下部食道括約筋 (LES、20 Hz、3 ms のパルス幅) の電気刺激は、レ5の長時間収縮を発生します。似たような効果高 (20 Hz、パルス幅 200 μ s)、(6 サイクル/分、375 ms のパルス幅) 低周波レ逆流性食道炎患者における電気刺激を調べた。高と低周波刺激はあった効果的な6です。しかし、現在、胃や食道の刺激のための 2 つだけの神経デバイスのあります市場7,8。これらのデバイスは、手術や腹腔鏡下ロボット、電極を埋め込むことができます。デバイス自体は、皮下に注入されます。これは全身麻酔を必要とし、かさばるデバイスを装着、胃や食道の筋組織の刺激を可能にする筋肉内のカテーテルを使用しています。だから、決定的な利点と患者の快適性の改善胃の粘膜下層に注入したワイヤレス通信デバイスを使用してのオプションを表します。以前の研究9,10に述べたように、粘膜下組織にミニチュア神経の注入が可能であることがわかった。内視鏡的粘膜下ポケット (ESP) と呼ばれる手法を用いて内視鏡的粘膜下注入用内視鏡的粘膜下トンネル解離10に基づきます。本研究の目的は無線のそれぞれの法令への適合、電源管理 (具体的にはワイヤレス充電機能) の範囲で主の植込み型神経のこの概念をさらに向上させる、します。植込み型の医療機器と双極神経の可能性通信リンク。次に、示された microneurostimulator は双方向通信が可能と刺激パラメーターをリアルタイムで変更できます、デバイスながらも注入されます。
この方法は、内視鏡をポケットやトンネル解離を経験した治療医師とチームに適しています。次に、ハードウェアや組込みソフトウェア デザイナー マイクロ コント ローラー ハードウェアのプロトタイプの構築経験、表面実装技術を用いた高周波回路が必要です。ハードウェアのプロトタイプを構築するため、駅および電気計測 (少なくとも、デジタル ・ マルチメータ、オシロ スコープ、スペクトラム ・ アナライザー、PICkit3 プログラマ) の基本的な装置リフロー装備ラボが必要です。

<table><tbody><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 1.8 pF</td><td>AVX</td><td>04025U1R8BAT2A</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 100 nF</td><td>TDK</td><td>CGA2B3X7R1H104K050BB</td><td>7 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 100 pF</td><td>村田電子</td><td>GRM1555C1H101JA01D</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 厚膜抵抗器 10 k&Omega;</td><td>Vishay</td><td>CRCW040210K7FKED</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 10 nF</td><td>Murata Electronics</td><td>GRM155R71C103KA01D</td><td>3 pcs</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 10 pF</td><td>Murata Electronics</td><td>GJM1555C1H100JB01D</td><td>3 pc</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 12 pF</td><td>Murata Electronics</td><td>GJM1555C1H120JB01D</td><td>2 pcs</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 18 pF</td><td>KEMET</td><td>C0402C180J3GACAUTO</td><td>2個EIA</td></tr><tr><td>0402抵抗器1 m&Omega;</td><td>Vishay</td><td>MCS04020C1004FE000</td><td>2個EIA</td></tr><tr><td>0402抵抗1 k&Omega;</td><td>八重雄</td><td>RC0402FR-071KL</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 1 nF</td><td>村田電子</td><td>GRM1555C1H102JA01D</td><td>3 個</td></tr><tr><td>EIA 0603 セラミックコンデンサ 2.2 uF</td><td></td><td>GCM188R70J225KE22D</td><td>2 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 抵抗 220 k&Omega;</td><td>Vishay</td><td>CRCW0402220KJNED</td><td>5 pcs</td></tr><tr><td>0805 22 uH インダクタ</td><td>TDK</td><td>MLZ2012N220LT000</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0402 抵抗 330 k&Omega;</td><td>Vishay</td><td>CRCW0402330KFKED</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0603 セラミックコンデンサ 4.7 uF</td><td>TDK</td><td>C1608X6S1C475K080AC</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0402 抵抗 470 & Omega;</td><td>Vishay</td><td>RCG0402470RJNED</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0402 抵抗 470 k&Omega;</td><td>Vishay</td><td>CRCW0402470KJNED</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0603 インダクタ 470 nH</td><td>Murata Electronics</td><td>LQW18ANR47G00D</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 抵抗 47 k&Omega;</td><td>村田製作所</td><td>CRCW040247K0JNED</td><td>2 個</td></tr><tr><td>27.0000 MHz 水晶振動子 5032</td><td>AVX / 京セラ</td><td>KC5032A27.0000CMGE00</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 コンデンサ 6.8 pF</td><td>村田電子</td><td>GJM1555C1H6R8CB01D</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 インダクタ 82 nH</td><td>EPCOS/TDK</td><td></td><td>B82498F3471J 1 個</td></tr><tr><td>ABS05 32.768 kHz 水晶</td>振動子 <td>ABS05-32.768KHZ-T</td><td>1 個</td><td></td></tr><tr><td>CDBU00340-HFショットキーダイオード</td><td>COMCHIP技術</td><td>CDBU00340-HF</td><td>2個</td></tr><tr><td>CG-320S リチウムイオンピンポイント電池</td><td>パナソニック</td><td>CG-320S</td><td>1個</td></tr><tr><td>HSMS282Pショットキーダイオード整流器</td><td>Broadcom / Avago</td><td>HSMS-282P-TR1G</td><td>1個</td></tr><tr><td>MAX8570昇圧コンバータ</td><td>マキシム・インテグレーテッド</td><td>MAX8570EUT+T</td><td>1個</td></tr><tr><td>MICRF113 RFトランスミッタ</td><td>Microchip Technology</td><td>MICRF113YM6-TR</td><td>1 個</td></tr><tr><td>4.3 V ツェナー ダイオード</td><td>ON Semiconductor</td><td>MM3Z4V3ST1G</td><td>1 個</td></tr><tr><td>OPA237 オペアンプ</td><td>Texas Instruments</td><td>OPA237N</td><td>1 個</td></tr><tr><td>PIC16LF1783 8 ビット マイクロコントローラ</td><td>Microchip Technology</td><td>PIC16LF1783-I/ML</td><td>1 個</td></tr><tr><td>TPS70628 低ドロップ レギュレータ</td><td>Texas Instruments</td><td>TPS70628DBVT</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 1206厚膜抵抗器0&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC1206JR-070RL</td><td>2個</td></tr><tr><td>EIA0603厚膜抵抗0&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC0603JR-070RL</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0402 厚膜抵抗器 100 k&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC0402FR-07100KL</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>EIA 0603 厚膜抵抗器 100 k&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC0603FR-07100KL</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0805 セラミックコンデンサ 100 nF</td><td>KEMET</td><td>C0805C104K5RAC7210</td><td>2 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 厚膜抵抗器 10 k&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC0402JR-0710KL</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 1206 セラミックコンデンサ 10 nF</td><td>Samsung</td><td>CL31B103KHFSW6E</td><td>2 個</td></tr><tr><td>EIA 0402 厚膜抵抗器 1 k&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC0402JR-071KL</td><td>2個</td></tr><tr><td>EIA0402厚膜抵抗器220&Omega;</td><td>八重雄</td><td>RC0402JR-07220RL</td><td>2個</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 220 nF</td><td>TDK</td><td>C1005X5R1C224K050BB</td><td>1個</td></tr><tr><td>EIA 1206 セラミックコンデンサ 22 nF</td><td>TDK</td><td>C3216X7R2J223K130AA</td><td>2個</td></tr><tr><td>SMC B タンタルコンデンサ 22 uF</td><td>AVX</td><td>TPSB226K010T0700&nbsp;</td><td>1 個</td></tr><tr><td>EIA 0402厚膜抵抗器27&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC0402FR-0727RL</td><td>2個</td></tr><tr><td>EIA1206厚膜抵抗器3.3&Omega;</td><td>Yageo</td><td>RC1206JR-073K3L</td><td>3個</td></tr><tr><td>SOT23 3.3V ツェナー ダイオード</td><td>ON 半導体</td><td>BZX84C3V3LT1G</td><td>1 個</td></tr><tr><td>SMC A タンタル コンデンサ 4.7uF</td><td>KEMET</td><td>T491A475M016AT</td><td>2 個</td></tr><tr><td>EIA 0603 厚膜抵抗器 470 &Omega;</td><td>八重雄</td><td>RC0603JR-07470RL</td><td>2個</td></tr><tr><td>EIA 1206 セラミックコンデンサ 470 nF</td><td>ケメット</td><td>C1206C471J5GACTU</td><td>3個</td></tr><tr><td>電解コンデンサ 470 uF</td><td>パナソニック</td><td>EEE-1CA471UP</td><td>3個</td></tr><tr><td>EIA 0402 セラミックコンデンサ 47 pF</td><td>AVX</td><td>04025A470JAT2A</td><td>2 個</td></tr><tr><td>0603 緑色LED</td><td>ライトオン</td><td>LTST-C191KGKT</td><td>1個</td></tr><tr><td>0603 RED LED</td><td>Lite-On Inc.</td><td>LTST-C191KRKT</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>16 MHz CX3225 クリスタル</td><td>EPSON</td><td>FA-238 16.0000MB-C3</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>0805 フェライトビーズ</td><td>Wurth Electronics Inc.</td><td>742792040</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>IR2110SO FETドライバ</td><td>Infineon Technologies</td><td>IR2110SPBF</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>FT230XS USB to seri&aacute;l コンバータ</td><td>FTDI Ltd.</td><td>FT230XS-R</td><td>1個</td></tr><tr><td>ミニUSBコネクタ</td><td>EDAC株式会社</td><td>690-005-299-043</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>PIC16F1783 8 ビット マイクロコントローラ</td><td>Microchip Technology</td><td>PIC16F1783-I/ML</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>REG1117 3.3 V レギュレータ SOT223</td><td>Texas Instruments</td><td>REG1117-3.3/2K5</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>Schottky SMB ダイオード整流器</td><td>STMicroelectronics</td><td>STPS3H100UF</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>SMB パッケージ TVS ダイオード</td><td>Littelfuse Inc.</td><td>1KSMBJ6V8</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>IRLZ44NPBF NチャネルMOSFET</td><td>Infineon Technologies</td><td>IRLZ44NPBF</td><td>2 pcs</td></tr><tr><td>RTL2832U レシーバードングル</td><td>EVOLVEO</td><td>Mars</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>PICkit 3</td><td>Microchip Technology</td><td>PICkit 3</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>Mini USB to USB A ケーブル</td><td>OEM</td><td>Mini USB to USB-A</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>プリント回路基板、埋め込み型デバイス</td><td>---</td><td>付属の補足ファイルで製造</td><td>1個</td></tr><tr><td>プリント基板、送信機/受信機</td><td>---</td><td>付属の補足ファイルで製造</td><td>1個</td></tr><tr><td>プリント基板、埋め込み型デバイス</td><td></td><td>---付属の補足ファイルで製造</td><td>1本</td></tr><tr><td>AWG18線</td><td>アルファワイヤー</td><td>3055 BK001</td><td>2 m</td></tr><tr><td>AWG42 ワイヤー</td><td>ダバーンElectronics</td><td>2420/42 BK-100</td><td>1 m</td></tr><tr><td>Olympus GIFQ-160</td><td>Olympus</td><td>N/A (一部は廃止)</td> <td>1 個</td></tr><tr><td>ノブ型の先端と一体型ジェット機能付き使い捨て電気メスナイフ</td><td>Olympus</td><td>KD-655L</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>使い捨て楕円形電気メススネア</td><td>Olympus</td><td>SD-210U-15</td><td>1 pc</td></tr><tr><td>15.5 mm レンズフード</td><td>FujiFilm</td><td>DH-28GR</td><td>1 PC</td></tr><tr><td>注射療法針カテーテル</td><td>ボストンサイエンティフィック</td><td>25G</td><td>1個</td></tr><tr><td>アリゲーター法把持鉗子</td><td>オリンパス</td><td>FG-6L-1</td><td>1個</td></tr><tr><td>インスタントミックス 5分 エポキシ</td><td>ロックタイト</td><td>N/A</td><td>1個</td></tr><tr><td>熱収縮チューブ、内径9.5mm</td><td>TEコネクティビティ</td><td>RNF-100-3/8-X-STK</td><td>1個</td></tr><tr><td>ChipQuikはんだペースト</td><td>チップクイック</td><td>SMD4300AX10</td><td>1 個</td></tr></tbody></table>

内視鏡的粘膜下組織に埋込型自律的充電式 microneurostimulator

Autonomous and Rechargeable Microneurostimulator Endoscopically Implantable into the Submucosa

胃の運動は、長年糖尿病など一般的な病気のサインをすることができます。高周波低エネルギッシュな刺激のアプリケーションが効果的に胃運動の症状を緩和する緩和し助けることができることが知られています。研究の目標は、ミニチュア、粘膜下のポケットに内視鏡植込み型デバイスの開発だった。植込み型デバイスは、粘膜下組織の実験を目的として設計された具体的には完全にカスタマイズされた電子パッケージです。デバイスが充電送信コイルから入射磁場を受けることによりワイヤレスで充電できるリチウム イオン バッテリーを装備します。上り通信は、432 MHz 帯 MedRadio で行われます。デバイスは、胃前庭部の具体的には、生体内でモデルとして使用されるライブ国内の豚の粘膜下のポケットに挿入された内視鏡。実験では、設計されたデバイスが粘膜下層に注入することができます、双方向通信可能を確認しました。デバイスは、筋肉組織の双極刺激を実行できます。

図 17は、粘膜下組織でポケットに胃の神経刺激装置の内視鏡の配置だけでなく、筋層に電極の適切な配置が成功したことを示します。(図 10) デバイスの寸法 5 mm3 x 15 x 35 ですが重量は 2.15、g.図 17が一緒に接続されている別のモジュール 6 装備されているデバイスを表示するデバイスの回路図を示しています。図 3は、デバイスでプリント基板のレイアウトと構成部品の位置を示します。図 18は、デバイスを粘膜下層に注入、するために、内視鏡的粘膜下ポケット9,10 (ESP) と呼ばれる技術が使用されたことを示しています...

高周波低エネルギッシュな刺激のアプリケーションは、胃運動の症状を軽減できます。本研究では粘膜下ポケットに注入されているミニチュア、植込み型内視鏡とワイヤレスで充電式のデバイスが表示されます。ライブ豚実験中に成功した双方向通信と刺激制御を実現した.

内視鏡的粘膜下組織に埋込型自律的充電式 Microneurostimulator

Gastric dysmotility can be a sign of common diseases such as longstanding diabetes mellitus. It is known that the application of high-frequency ...

この技術の主な利点は、それが大幅に少ない侵襲的なアプローチを提供することです。一般的に、この方法に新しい個人は、埋め込み型デバイスの開発は、ハードウェアとソフトウェアの設計の両方の経験を必要とする規律であるため、苦労します。内視鏡的粘膜下移植は現在、日常の練習では使用されていない実験的な手順であるため、この方法の視覚的実証は重要である。この手順を開始するには、PCB を平らな面に配置します。0.6ミリメートルの針と60のPSI圧力を備えたはんだペーストディスペンサーを使用して、PCB上のすべての金属パッドに15マイクロリットル未満のはんだ付けペーストを手動で分配します。PCBの上面から始めます。一対の帯状ピンセットを使用して、すべてのコンポーネントをPCBの最上層に配置します。コンポーネントの位置とコンポーネントを番号に割り当てます。その後、PCBホットエアガンステーションを摂氏260度で使用して、すべてのコンポーネントをはんだ付けします。すべてのはんだペーストが溶けるまで待ちます。熱い空気銃を片付け、ボードを室温まで冷却させます。バッテリーを除くすべての電気部品にPCBを接続します。ワイヤレス充電通信コイルをパッド2と3にはんだ付けし、アンテナをパッド1に、PCB電極をパッド番号4と5に接続します。その後、CG-320バッテリーを6と7をパッドにはんだ。バッテリーのマイナス端子はパッド7ではんだ付けする必要があります。次の手順を実行する際は、注意してください。デバイスは現在、電源が供給され、短絡に敏感であり、金属物体と接触します。次に、熱いエアガンを150°Cに加熱してチューブを収縮させ、冷却させます。その後、エポキシ接着剤を左端に塗布してチューブの片側を密封し、電極をPCBの背面にチューブで接着します。続いて、チューブのもう一方の端を密封する。このステップでは、PCB を平らな面に配置します。0.6ミリメートルの針と60のPSI圧力を備えたはんだペーストディスペンサーを使用して、PCB上のすべての金属パッドに50マイクロリットル未満のはんだ付けペーストを手動で分配します。一対の帯状ピンセットを使用して、すべてのコンポーネントをPCBの最上層に配置します。コンポーネントの位置とコンポーネントを番号に割り当てます。PCBホットエアガンステーションを260°Cにプリセットして、すべてのコンポーネントをはんだ付けします。すべてのはんだペーストが溶けるまで待ちます。熱い空気銃を片付け、ボードを室温まで冷却させます。次に、12ボルトの電源が壁に接続され、USBコネクタがPCに挿入されます。その後、PuTTY ソフトウェアを開きます。接続の種類として [シリアル] を選択し、シリアルラインとして COMX を入力します。他の COM ポート デバイスがインストールされていない場合、この番号は 1 になります。速度として38、400を入力します。[開く] をクリックします。充電器送信機装置を使用する準備ができました。移植および視覚化を行うために、埋め込み型装置を胃にスネアにつかんだ動物モデル専用内視鏡を挿入する。胃の中で、デバイスを解放します。その後、内視鏡を抽出する。解剖キャップを装備し、胃に再挿入します。装置を粘膜下に移植するために、注射療法の針カテーテルを用いてメチレンブルーと混合した生理液を粘膜下層に塗布する。ノブ状の先端を備えた電気外科用ナイフを使用して粘膜下に開口部を作るために水平切開を行います。新しく作成された空間に貼り付けられたキャップを挿入し、電気外科用ナイフを使用して、粘膜下層の破壊、拡張、解剖を続けて、刺激装置を挿入するのに十分な大きさのポケットを作成します。正しい配向電極で胃の中に横たわっている装置を把握し、粘膜下ポケットに移動します。その後、2つの止血クリップを使用して、粘膜下ポケットの内部にデバイスを固定します。その後、内視鏡を引き出します。内視鏡にオヴェスコクリップを置き、胃の中に再度挿入します。ポケットの方に内視鏡を向け、ポケットの両側をつかみ、オヴェスコを適用します。その後、オヴェスコの正しい配置を確認してください。正常に移植した後、充電器の送信機のコイルを埋め込まれた装置の近くに置き、次にPCのRTL2832ドングルを差し込みます。HDSDRソフトウェアを実行し、中心周波数を432メガヘルツに設定します。続いて、LO 周波数を 431.95 メガヘルツに選択し、432.00 メガヘルツに周波数を選択します。[960,000 までの帯域幅]を選択します。PuTTYターミナルのRキーを押して充電器送信機からマンチェスターコード化されたシーケンスを送信し、メインHDSDRウィンドウに示されているインプラントからOOK変調応答を受け取ります。ここに示されているのは、PCBの最上の銅層です。コンポーネント名は、最上位のレイヤーに表示されます。そしてここにPCBの底銅層があります。コンポーネント名は、最下層に表示されます。この図は、すべてのPCB層の合成図を示しています。一度習得すると、この技術は、適切に実行された場合、デバイスの移植とテストのための埋め込み可能なデバイスの製造のための4時間で行うことができます。この手順を試みている間、移植前に埋め込み型デバイスのすべての機能を検証することが重要です。この手順に従って、アルゴリズムのさらなる開発やデータ処理などの他の方法は、メソッドの効率のような追加の質問に答えるために行うことができる。その開発後、この技術は、消化器科の分野の研究者が消化管の第3空間を探索する道を開いた。このビデオを見た後、あなたは粘膜下で自律胃小小神経刺激剤の内視鏡移植を行う方法をよく理解しているはずです。ホットエアガンの作業を含むはんだ付けペーストや電子機器の製造は危険であり、手袋や安全メガネなどの予防措置は、この手順を実行しながら常に着用する必要があることを忘れないでください。

autonomous-rechargeable-microneurostimulator-endoscopically

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

我々は、慢性神経記録電極を注入するプロセスを学習している外科医のための有用な情報を提供します。浸透と表面の両方電極システムの技術は、げっ歯類の動物モデルで説明されています。...

単一ユニット活動とElectrocorticographic信号を記録するための慢性神経電極の外科的移植

このビデオでは、ブタモデルで甲状腺手術中の神経を監視するための迷走神経に自動周期刺激電極を設置する手順を示しています。これは、外科的処置中に標的神経を正しく識別するのに役立ちます。...

自動周期刺激電極の取り付け:ブタモデルの迷走神経に自動刺激装置を外科的に埋め込む技術

このビデオは、ラットの視床下核に電極を埋め込んで電気刺激を送達する手順を示しています。...

ラットの視床下核に電極を埋め込む

ラットの視床下核(STN)に電極を埋め込む方法が説明されています。STNのより良い位置特定は、マイクロレコーディングシステムを使用することで達成されました。さらに、動物の頭部と刺激装置との間の長期的な接続を特徴とする刺激セットアップが提示されます。...

微小電極は、長期的な脳深部刺激のためのラットの視床下核に電極の移植ガイド付き

本研究は、ブタモデルにおける甲状腺手術の術中神経モニタリングの標準的なプロトコルの開発を目指します。ここでは、電極の種類を比較して通常と負傷者の反回神経の電気生理学的特性を調査するため、全身麻酔を実証するプロトコルを提案します。...

ブタモデルにおける甲状腺手術の術中神経モニタリング

ここで提示される、呼び起こされた、自発的な筋電図電位のin...

慢性生体内筋電図用埋め込み型システム

電気生理学用に設計されたマイクロインジェクストローデシステムと、オプションの薬物注入による実験プローブ(ナノセンサ、マイクロ電極)の送達を支援します。広く利用可能なマイクロ流体成分は、プローブを含むカニューレに結合される。マイクロインジェクストロード構築のためのステップバイステッププロトコルが含まれており、マカク皮質におけるムスシモール注入中の結果が含まれています。...

複合薬物注入と電気生理学のためのマイクロインジェクストローデシステム

原稿はゼロバイアスショットキーダイオードに基づいて完全に受動の受信機回路と一緒にASK変調された無線出力とのミニチュア埋め込み型pHセンサーを提示する。このソリューションは、 生体内...

ゼロバイアスショットキーダイオードベース受信機を用いたpHモニタリング用ワイヤレス対応内視鏡型埋め込み型センサの構築

これは、末梢神経用のワイヤレス給電インターフェースの外科的移植と操作のためのプロトコルです。ラットの坐骨神経または横隔神経のいずれかに配置された神経刺激装置の例を使用して、このアプローチの有用性を実証します。...

末梢神経インターフェースのためのワイヤレス、バッテリーレスシステムの移植と制御

ここでは、使いやすさ、プローブの回収率、実験の汎用性、および行動との適合性が最適化された、げっ歯類の慢性電気生理学用の軽量で費用対効果の高いプローブインプラントシステムを紹介します。...

DREAMインプラント:頭部固定マウスと自由行動マウスの慢性電気生理学のための軽量でモジュール式で費用対効果の高いインプラントシステム

学ぶ内視鏡的粘膜下埋込型マイクロニューロスティミュレータの製造と植込み手技。生体ブタモデルを用いた胃運動障害治療の低侵襲アプローチと無線通信制御の検証方法を解説する。

内視鏡的粘膜下組織に埋込型自律的充電式 Microneurostimulator

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